Техника высоких напряжений (190,00 руб.)

Стр.2

Стр.3

Стр.4

Стр.5

УДК 621.3.027.3(075.8) ББК 31.24я73 Т 38 Учебное пособие составлено в соответствии с рабочей программой дисциплины, рассмотрено и рекомендовано к изданию редакционноиздательским советом УдГАУ, протокол № 5 от 27.12.2023 г. Л. А. Пантелеева – к.т.н., заведующая кафедрой электротехники, электрооборудования и электроснабжения Рецензент: П. Л. Лекомцев – д.т.н., профессор кафедры энергетики и электротехнологии, УдГАУ Составители: А. М. Ниязов – к.т.н., заведующий кафедрой энергетики и электротехнологии, УдГАУ Т 38 Техника высоких напряжений : учебное пособие / Сост. П. Л. Лекомцев, А. М. Ниязов. – Ижевск: УдГАУ, 2023. – 140 с. Изложены основы электри ческих разрядов в газообразных, жидких, твердых и комбинированных диэлек триках, конструкции внешней изоляции линий электропередач и подстанций, изоляция оборудования высокого напряжения, высоковольтные испытательные установки, испытания и измерения, внут ренние и грозовые перенапряжения в электрических системах, меры и средства защиты от них. Рассмотрены высоковольтные технологические процессы и установки Учебное пособие предназначено для студентов, обучающихся по направлениям «Агроинженерия» и «Теплоэнергетика и теплотехника». УДК 621.3.027.3(075.8) ББК 31.24я73 © Лекомцев П. Л., Ниязов А. М., сост., 2023 © УдГАУ, 2023

Стр.2

СОДЕРЖАНИЕ ВВЕДЕНИЕ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 1 РАЗРЯДЫ В ГАЗАХ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 1.1 Ионизация . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 1.1.1 Конфигурация электрических полей . . . . . . . . . . . 8 1.1.2 Ионизационные процессы в газе . . . . . . . . . . . . 10 1.1.3 Виды ионизации . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 1.1.4 Лавина электронов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16 1.2 Самостоятельный разряд в газах. . . . . . . . . . . . . . . 19 1.2.1 Условие самостоятельности разряда . . . . . . . . . . 19 1.2.2 Образование стримера . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 1.2.3 Закон Пашена . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 1.3 Разряд в неоднородных полях . . . . . . . . . . . . . . . . 25 1.3.1 Развитие разряда в неоднородном поле . . . . . . . . 25 1.3.2 Эффект полярности . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26 1.3.3 Барьерный эффект . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28 1.3.4 Вольт-секундные характеристики изоляции. . . . . . 30 1.4 Разряд в воздухе по поверхности изоляторов. . . . . . . . 34 1.4.1 Скользящий разряд по поверхности диэлектрика. . . 34 1.4.2 Разряд вдоль загрязненной поверхности изолятора. . 37 1.5 Коронный разряд . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39 1.5.1 Структура коронного разряда. . . . . . . . . . . . . . 39 1.5.2 Потери энергии при коронировании . . . . . . . . . . 42 Контрольные вопросы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45 2 ПРОБОЙ ЖИДКИХ И ТВЕРДЫХ ДИЭЛЕКТРИКОВ . . . . 46 2.1 Пробой жидких диэлектриков . . . . . . . . . . . . . . . . 46 2.1.1 Влияние влаги и микропримесей. . . . . . . . . . . . 47 2.1.2 Влияние давления . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49 2.1.3 Влияние температуры . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50 2.1.4 Влияние времени воздействия напряжения . . . . . . 51 2.1.5 Влияние материала, геометрии электродов и полярности . . . . . . . . . . . . . . . . 52 2.1.6 Барьерный эффект . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53 2.2 Пробой твердых диэлектриков . . . . . . . . . . . . . . . . 54 2.2.1 Вольт-секундная характеристика пробоя твердой изоляции . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54 2.2.2 Тепловой пробой твердых диэлектриков . . . . . . . 56 2.2.3 Частичные разряды . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58 Контрольные вопросы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60 3 ВЫСОКОВОЛЬТНАЯ ИЗОЛЯЦИЯ. . . . . . . . . . . . . . . 61 3

Стр.3

3.1 Высоковольтные изоляторы . . . . . . . . . . . . . . . . . 61 3.1.1 Линейные изоляторы . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61 3.1.2 Станционно-аппаратные изоляторы . . . . . . . . . . 63 3.2 Изоляция высоковольтных конденсаторов . . . . . . . . . 66 3.3 Изоляция трансформаторов . . . . . . . . . . . . . . . . . 67 3.4 Изоляция кабелей . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 68 3.5 Изоляция электрических машин . . . . . . . . . . . . . . . 70 3.6 Профилактика изоляции . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71 3.6.1 Задачи и цели профилактики . . . . . . . . . . . . . . 71 3.6.2 Измерение сопротивления изоляции (токов утечки) . . 72 3.6.3 Измерение tgδ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 74 3.6.4 Методы обнаружения частичных разрядов . . . . . . 75 3.6.5 Контроль влажности изоляции . . . . . . . . . . . . . 78 3.6.6 Испытание повышенным напряжением . . . . . . . . 79 Контрольные вопросы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 80 4 ВЫСОКОВОЛЬТНОЕ ИСПЫТАТЕЛЬНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ И ИЗМЕРЕНИЯ. . . . . . . . . . . . . . . . 81 4.1 Установки для получения высоких переменных напряжений . . . . . . . . . . . . . . . . . 81 4.2 Установки для получения высоких постоянных напряжений. . . . . . . . . . . . . . . . . . 82 4.2.1 Каскадный генератор постоянного тока . . . . . . . . 85 4.3 Импульсные испытательные установки . . . . . . . . . . . 85 4.3.1 Генераторы импульсных напряжений . . . . . . . . . 85 4.3.2 Генератор импульсных токов (ГИТ) . . . . . . . . . . 87 4.4 Измерение высоких напряжений . . . . . . . . . . . . . . 87 4.4.1 Шаровые разрядники . . . . . . . . . . . . . . . . . . 87 4.4.2 Электростатические вольтметры . . . . . . . . . . . . 89 4.4.3 Делители напряжения . . . . . . . . . . . . . . . . . . 90 Контрольные вопросы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 92 5 ПЕРЕНАПРЯЖЕНИЯ И ЗАЩИТА ОТ НИХ . . . . . . . . . 93 5.1 Классификация перенапряжений . . . . . . . . . . . . . . 93 5.2 Внутренние перенапряжения. . . . . . . . . . . . . . . . . 94 5.3 Грозозащита воздушных линий электропередач и подстанций . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 95 5.3.1 Защита от прямых ударов молнии . . . . . . . . . . . 95 5.3.2 Зона защиты стержневого молниеотвода . . . . . . . 96 5.3.3 Зона защиты тросового молниеотвода . . . . . . . . . 97 5.3.4 Грозоупорность объектов (ВЛ) . . . . . . . . . . . . . 99 5.4 Средства защиты от перенапряжений . . . . . . . . . . . 100 Контрольные вопросы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 102 4

Стр.4

6 ВЫСОКОВОЛЬТНЫЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ И УСТАНОВКИ . . . 103 6.1 Импульсные электротехнологии . . . . . . . . . . . . . . 103 6.1.1 Электрогидравлические технологии . . . . . . . . . 103 6.1.2 Электроэрозионная обработка материалов . . . . . 106 6.1.3 Магнитоимпульсная обработка материалов . . . . . 109 6.2 Электросепарация. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 112 6.3 Разделение дисперсных систем в электрофильтрах . . . 116 6.4 Плазмохимические элетротехнологии. . . . . . . . . . . 119 6.4.1 Электрические ионизаторы . . . . . . . . . . . . . . 119 6.4.2 Генерация озона . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 121 6.5 Электроаэрозольные технологии . . . . . . . . . . . . . 127 6.6 Электрогазодинамические технологии . . . . . . . . . . 133 Контрольные вопросы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 138 СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 139 5

Стр.5